在不銹鋼行業(yè),眾多企業(yè)也開啟了減碳路線,成立了碳中和辦公室,尋求效率和減碳的雙重平衡。李新創(chuàng)建議,不銹鋼產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)深度脫碳的途徑,可以運(yùn)用氫能冶煉、電解還原、氧氣高爐及非高爐冶煉、生物質(zhì)能利用、CCS/CCUS等技術(shù),其中,氫冶金將成為未來(lái)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的綠色低碳發(fā)展重要技術(shù)路線。
不銹鋼行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存
10月14日,由中關(guān)村不銹及特種合金新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟(以下簡(jiǎn)稱“聯(lián)盟”)主辦的“2021(第二屆)中國(guó)不銹鋼及特種合金新材料產(chǎn)業(yè)高端論壇”召開,世界鋼鐵協(xié)會(huì)北京代表處首席代表鐘紹良在論壇上表示,我國(guó)不銹鋼產(chǎn)銷量逐年穩(wěn)步提升,占全球份額的一半以上,顯示出龐大的市場(chǎng)活力。在所有的金屬和非金屬材料中,不銹鋼擁有無(wú)以倫比的、獨(dú)特的物理和化學(xué)性能,以及優(yōu)異的環(huán)境性能。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的測(cè)算,全球每噸鋼的平均碳排放約為1.85噸,而不銹鋼的噸鋼碳排放約為2.23噸,僅比碳鋼高0.4噸左右,其中64%即1.42噸是由鐵合金作為原料帶入的,0.47噸來(lái)自電力消耗。
鐘紹良分析,盡管每噸不銹鋼的碳排放略高于碳鋼,但是如果考慮到耐用性能,不銹鋼的環(huán)境優(yōu)勢(shì)更為明顯。以一個(gè)典型的建筑或機(jī)械結(jié)構(gòu)為例,為了實(shí)現(xiàn)150年的結(jié)構(gòu)壽命,如果使用鋁合金,每噸功能結(jié)構(gòu)在150年中需要排放8.5噸二氧化碳,如果使用碳鋼,則只需排放4.3噸,而如果使用不銹鋼,僅需排放3.3噸。因此,采用不銹鋼有利于減少產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的環(huán)境影響,同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)全生命周期成本最小化,其超強(qiáng)的耐用性可以使產(chǎn)品的全生命周期成本比同類材料減少30%左右。
鐘紹良表示,與碳鋼相比,不銹鋼在中國(guó)乃至全球的發(fā)展空間仍然巨大。中國(guó)是全球不銹鋼的生產(chǎn)和消費(fèi)中心,現(xiàn)在也是全球領(lǐng)先的不銹鋼技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新中心。2021年上半年,全球不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到2903萬(wàn)噸,創(chuàng)歷史新高,其中中國(guó)占56%,整個(gè)亞洲地區(qū)的產(chǎn)量比重更是達(dá)到70%,成為名副其實(shí)的全球不銹鋼生產(chǎn)中心。碳達(dá)峰、碳中和是我們進(jìn)入新世紀(jì)20年代后面臨的全新的、歷史性的挑戰(zhàn),鋼鐵的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)面臨著革命性的更新?lián)Q代,對(duì)不銹鋼行業(yè)而言,機(jī)遇大于挑戰(zhàn),不銹鋼和特種合金行業(yè)擁有更加光明的發(fā)展前景。
不銹鋼企業(yè)開啟減碳行動(dòng)
面對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),鋼鐵行業(yè)已經(jīng)做出了積極行動(dòng)。
當(dāng)前,不銹鋼生產(chǎn)原料種類多、工藝流程多,以太鋼、酒鋼等企業(yè)為代表的傳統(tǒng)長(zhǎng)流程工藝,多采用高爐+電爐/鐵水脫磷+AOD冶煉工藝,以鐵礦、廢不銹鋼、冷料鐵合金為原料生產(chǎn),也是碳鋼和不銹鋼聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)的典型配置;以鞍鋼聯(lián)眾為代表的傳統(tǒng)短流程工藝,采用電爐+AOD冶煉工藝,以不銹廢鋼和冷料鐵合金為主要原料。以青山控股、北港新材料、寶鋼德盛等企業(yè)為代表的創(chuàng)新型工藝流程,采用RKEF鎳鐵冶煉+不銹鋼冶煉工藝,以紅土鎳礦為原料,鎳鐵水熱送入爐,開創(chuàng)了不銹鋼低成本冶煉新工藝。
廣西北港新材料有限公司黨委書記、董事長(zhǎng)、總經(jīng)理潘料庭介紹了基于紅土鎳礦冶煉不銹鋼的低碳路線,潘料庭表示,2005年以后,以紅土鎳礦為原料,以燒結(jié)、高爐,回轉(zhuǎn)窯,礦熱爐為關(guān)鍵設(shè)備的鎳生鐵工藝的出現(xiàn),使得不銹鋼的冶煉工藝變?yōu)橐詿Y(jié)+高爐+AOD的生產(chǎn)工藝和RKEF+AOD的生產(chǎn)工藝為主,給不銹鋼的生產(chǎn)帶來(lái)革命性變化,使得不銹鋼產(chǎn)量得到提高,成本極大降低。紅土鎳礦冶煉不銹鋼的生產(chǎn)工藝使用大量的廢鋼,余熱發(fā)電,鐵水熱送,能源集中管理等多項(xiàng)節(jié)能措施,實(shí)現(xiàn)能耗總量及能耗強(qiáng)度雙控,達(dá)到了減碳的生產(chǎn)目的。
潘料庭分析,現(xiàn)有的紅土鎳礦冶煉不銹鋼工藝還不夠健全,還存在能源結(jié)構(gòu)高煤炭化、流程長(zhǎng)、能耗高、裝備落后、生產(chǎn)過程能源利用低等問題,未來(lái)可以多利用廢鋼融入到現(xiàn)有生產(chǎn)工藝生產(chǎn),采用多種合金(鎳鉻錳)+煉鋼一體化生產(chǎn)。
太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司總工程師李建民介紹,碳達(dá)峰、碳中和將對(duì)中國(guó)不銹鋼生產(chǎn)和消費(fèi)產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)而深刻的影響,太鋼積極布局推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng),成立碳中和辦公室,謀劃在“十四五”期間實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳減排,太鋼擬采取優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、極致提高能效水平、制定不銹鋼低碳制造路線圖、開發(fā)綠色長(zhǎng)效產(chǎn)品、開發(fā)新能源等措施,統(tǒng)籌考慮現(xiàn)有產(chǎn)線專業(yè)化整合、新增產(chǎn)線高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),和以碳評(píng)估為基礎(chǔ)的兼并重組等路徑,實(shí)現(xiàn)以能效極致提升、工藝技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)線分工優(yōu)化為抓手的有效碳減排。
低碳統(tǒng)領(lǐng)不銹鋼行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
關(guān)于不銹鋼行業(yè)碳達(dá)峰及降碳路徑,李新創(chuàng)建議,要深入推動(dòng)布局優(yōu)化,大力推動(dòng)兼并重組,科學(xué)優(yōu)化生產(chǎn)力布局。著重推動(dòng)工藝流程結(jié)構(gòu)調(diào)整,繼續(xù)大幅壓減環(huán)境敏感地區(qū)長(zhǎng)流程鋼鐵產(chǎn)能;鼓勵(lì)有序發(fā)展短流程煉鋼。加強(qiáng)國(guó)際產(chǎn)能合作,有序引導(dǎo)優(yōu)勢(shì)企業(yè)“走出去”,建立不銹鋼生產(chǎn)所需原燃料和合金產(chǎn)品供應(yīng)基地。促進(jìn)供需更高水平動(dòng)態(tài)平衡,嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)能置換辦法,加大長(zhǎng)流程減量置換的比例,鼓勵(lì)發(fā)展不銹鋼短流程工藝。繼續(xù)嚴(yán)格執(zhí)行禁止新增鋼鐵產(chǎn)能有關(guān)規(guī)定,嚴(yán)肅查處違法違規(guī)行為。差別化管控不銹鋼粗鋼產(chǎn)量,防止產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。
李新創(chuàng)表示,鋼鐵行業(yè)要推動(dòng)節(jié)能及能效提升,推廣先進(jìn)適用節(jié)能低碳技術(shù),不銹鋼生產(chǎn)工藝流程多,企業(yè)數(shù)量也多,節(jié)能低碳發(fā)展水平差異大,通過推廣普及成熟可行的節(jié)能降碳技術(shù),以及采用先進(jìn)節(jié)能降碳技術(shù),仍將較大程度提升行業(yè)整體低碳發(fā)展水平。提高余熱余能自發(fā)電率,重視鋼鐵能源轉(zhuǎn)換功能,促進(jìn)高能效轉(zhuǎn)化工藝、裝備、管理技術(shù)創(chuàng)新開發(fā),提高礦熱爐、高爐、電爐、AOD爐、加熱爐等余熱余能資源利用效率,減少外購(gòu)能源,提高余熱余能自發(fā)電率。進(jìn)一步推廣實(shí)施能源管控中心,開展碳排放信息管控平臺(tái)建設(shè),利用數(shù)字化、智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝備智能化管控等。
李新創(chuàng)建議,鋼鐵產(chǎn)業(yè)要優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu),原燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化,采取精料方針,穩(wěn)定原料質(zhì)量;加大爐料內(nèi)廢鋼和不銹廢鋼使用比例;促進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)化、大型化,強(qiáng)化精細(xì)化管理和操作等,實(shí)現(xiàn)固體燃料消耗進(jìn)一步降低,降低化石能源消耗產(chǎn)生的碳排放。鼓勵(lì)短流程電爐不銹鋼發(fā)展,加大廢鋼資源尤其是不銹廢鋼的回收利用,鼓勵(lì)先進(jìn)電爐鋼技術(shù)推廣應(yīng)用,提高電爐短流程鋼生產(chǎn)效率;提高電爐不銹鋼比例是降低行業(yè)碳排放的重要途徑。提高新能源及可再生能源利用,加快發(fā)展非化石能源,提高新能源和可再生能源的利用,積極推進(jìn)清潔能源替代,實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ),提高綠電比例。
鋼鐵企業(yè)要應(yīng)用突破性低碳技術(shù),實(shí)現(xiàn)深度脫碳的途徑。李新創(chuàng)表示,要運(yùn)用氫能冶煉、電解還原、氧氣高爐及非高爐冶煉、生物質(zhì)能利用、CCS/CCUS技術(shù),現(xiàn)階段,生物質(zhì)能不具備大規(guī)模利用的條件,電解技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)研究階段,因此,氫能冶煉、氧氣高爐及非高爐冶煉、CCS/CCUS是重點(diǎn)。
李新創(chuàng)強(qiáng)調(diào),氫冶金將成為未來(lái)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的綠色低碳發(fā)展重要技術(shù)路線,更多企業(yè)逐步開展技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,但氫氣來(lái)源、低成本綠色制氫技術(shù)仍是未來(lái)限制氫冶金發(fā)展應(yīng)用的重要因素。從各國(guó)氫冶金應(yīng)用實(shí)踐及遠(yuǎn)景規(guī)劃來(lái)看,發(fā)展高爐富氫冶煉和氫基直接還原工藝是氫冶金技術(shù)的重要方向和趨勢(shì),未來(lái)應(yīng)用比例及規(guī)模不斷擴(kuò)大。